JP5018385B2 - 電極被覆用無鉛ガラスおよびプラズマディスプレイ装置 - Google Patents
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Description
PDPは、表示面として使用される前面基板と多数のストライプ状またはワッフル状の隔壁が形成された背面基板とを対向させて封着し、それら基板間に放電ガスを封入して製造される。
背面基板上には、電極のほかに隔壁、蛍光体層が形成されている。
前面基板の誘電体層を形成するガラスには、低温で焼成できること、焼成後の透明性が高いこと、銀電極から拡散する銀による発色等が生じないこと等、が求められている。さらに、最近ではプラズマテレビの大型化に伴って、ガラス基板の重量が問題視されるようになり、より薄いガラス基板を使用することが検討されているが、その場合には基板強度の低下が懸念される。そこで、PDP前面基板の強度を高くするために電極被覆層の膨張係数を小さくすることが提案されている(非特許文献1参照)。
この提案も電極被覆層の膨張係数を小さくしてPDP前面基板の強度を高くしようとするものであると考えられる。
また、表示面として使用される前面ガラス基板、背面ガラス基板および隔壁によりセルが区画形成されているPDPであって、前面ガラス基板上の透明電極が本発明のガラスにより被覆されているPDP(本発明のPDP)を提供する。
S={13.314×Kc+0.181×(α0−α)}2/E 。
溶融ガラスをステンレス鋼製の型枠に流し込み、徐冷する。
徐冷されたガラスを板状ガラスに加工し、その一方の表面を鏡面研磨した後残留応力を除去するための徐冷(精密徐冷)を行い、典型的な大きさが50mm×50mm、厚みが10mmであるガラス試験片を得る。なお、精密徐冷はガラスのガラス転移点をTgとしてたとえばTg〜(Tg+20℃)に1時間保持した後、室温まで1℃/分程度の降温速度で冷却することによって行う。
このガラス試験片を用いてJIS R 1607−1995「ファインセラミックスの破壊靱性試験方法5.IF法」(圧子圧入法)に準じてKcを測定する。すなわち、ビッカース硬度試験機を使用し、相対湿度が35%以下のグローブボックス内でガラス試験片表面にビッカース圧子を15秒間押し込み、圧痕の対角線長さと亀裂長さを当該試験機付属の顕微鏡を用いて測定する。押し込み荷重と圧痕の対角線長さからビッカース硬度(Hv)を求め、亀裂長さとHvとEと押し込み荷重とからKcを算出する。押し込み荷重は、たとえば100g〜2kgとする。
徐冷されたガラスを長さ20mm、直径5mmの円柱状に加工し、石英ガラスを標準試料としてブルカーエイエックスエス社製水平示差検出方式熱膨張計TD5010SA−Nを用いて50〜350℃における平均線膨張係数αを測定する。
徐冷されたガラスを厚み10mmの板状に加工し、JIS R 1602−1995「ファインセラミックスの弾性率試験方法 5.3超音波パルス法」により弾性率Eを測定する。
典型的には大きさが100mm×100mm、厚みが2.8mmであるガラス基板を製造粒度が#1500である耐水研磨紙の上に置き、そのガラス基板の上面の10cmの高さから22gのステンレス鋼製球を落下させる。このステンレス鋼製球の落下によってガラス基板が割れないときは落下高さを10mm高くしてステンレス鋼製球を落下させる。ガラス基板が割れるまで落下高さを10mm刻みで高くしてステンレス鋼製球を落下させる。
このようなガラス基板破壊試験を5回繰り返し、得られた破壊高さの平均値をH0とする。
すなわち、電極被覆ガラスによって被覆されている表面を下にして前記耐水研磨紙の上に置く以外はH0測定と同様にしてガラス層付きガラス基板破壊試験を5回繰り返し、得られた破壊高さの平均値をHとする。
電極被覆ガラスの粉末100gを、α−テルピネオール等にエチルセルロースを10質量%溶解した有機ビヒクル25gと混練してガラスペーストを作製し、大きさが100mm×100mmであるガラス基板上に、焼成後の膜厚が20μmとなるよう均一にスクリーン印刷し、120℃で10分間乾燥する。その後、このガラス基板を昇温速度毎分10℃で電極被覆ガラスのTsまたは(Ts−50℃)〜Tsの範囲の温度まで加熱してその温度に30分間保持して焼成を行い、ガラス基板上に電極被覆ガラス層を形成してガラス層付きガラス基板とする。
また、本発明の好ましい態様によれば、PDP前面基板の電極被覆ガラスの誘電率を小さくでき、PDPの消費電力を小さくすることが可能になる。
ガラスペーストを用いて電極被覆を行う場合、粉末化された本発明のガラス(以下、本発明のガラス粉末という。)はビヒクルと混練されガラスペーストとされる。このガラスペーストは、たとえば透明電極等の電極が形成されているガラス基板に塗布、焼成され、当該透明電極等を被覆するガラス層が形成される。
グリーンシートを用いて電極被覆を行う場合、本発明のガラス粉末は樹脂と混練され、得られた混練物はポリエチレンフィルム等の支持フィルムの上に塗布されてグリーンシートとされる。このグリーンシートはたとえばガラス基板上に形成された電極上に転写後、焼成され、当該電極を被覆するガラス層が形成される。
なお、PDP前面基板の製造においてはこれら焼成は典型的には600℃以下の温度で行われる。また、このようにしてガラス層が形成されたガラス基板は本発明のガラス基板である。
本発明のガラス粉末の最大粒径は20μm以下であることが好ましい。20μm超では、厚みを通常30μm以下とすることが求められるPDP前面基板の電極被覆ガラス層(透明誘電体層)の形成に用いようとするとそのガラス層の表面に凹凸が発生し、PDPの画像がゆがむおそれがある。より好ましくは10μm以下である。
また、Tsは500℃以上であることが好ましい。Tsが500℃未満であると、焼成工程においてガラスペーストまたはグリーンシートに含まれる樹脂成分が十分に分解されないおそれがある。
本発明のガラスのガラス転移点Tgは470℃以下であることが好ましい。典型的には460℃以下である。
PDP前面基板の破壊は、PDP前面基板に衝撃が加わって基板が撓んだときに背面基板上に形成された隔壁と部分的に接している電極被覆ガラス層がその隔壁に衝突して傷つくことによって起こると考えられるが、本発明のガラスのKcはたとえば0.70MPa・m1/2以上であるので電極被覆ガラス層が上記のように傷ついても破壊にまで至ることは少ないと考えられる。
B2O3はTsを下げる、Eまたはεを小さくする等の効果を有する成分であり、必須である。38%未満では上記効果が不十分になるおそれがある。好ましくは39%以上、より好ましくは40%以上である。45%以上では分相が起こりやすくなる、または耐水性が低下する。好ましくは44%以下である。
これら各成分のモル分率の合計l+n+kは好ましくは0.07〜0.14である。0.07未満ではTsが高くなるおそれがある。より好ましくは0.09以上である。0.14超ではαが大きくなる、またはKcが小さくなるおそれがある。より好ましくは0.13以下である。
Li2Oを含有する場合そのモル分率lは0.025以下であることが好ましい。0.025超では銀電極を被覆したときに銀が電極被覆ガラス中に拡散して発色する現象(銀発色)が生じやすくなる、またはガラス基板の反りが大きくなりやすい。より好ましくは0.02以下である。
K2Oを含有する場合その含有量は16%以下であることが好ましい。16%超ではαが大きくなるおそれがある。典型的には14%以下である。また、K2Oのモル分率kは典型的には0.04以上である。
lが0.025以下、kが0.04以上かつl+n+kが0.07〜0.14であることが好ましい。
図2は図1の作成に用いたガラスおよび後掲の表1に記載した例1〜3および例8〜10のガラスについてb+s+aとEとの関係を示す図であり、横軸はb+s+a、縦軸はE(単位:GPa)を示している。b+s+aが0.80超のガラスはそのEが58GPa以下という好ましいものになっていることがわかる。
また、b+s+aを0.80超とすれば(Ts−Tg)が典型的には130℃以上となって電極被覆ガラス層が平滑になり好ましい。b+sが0.80以上であることがより好ましい。
MgO、CaO、SrOおよびBaOからなる群から選ばれる1種以上のアルカリ土類金属酸化物を含有する場合、それら含有量の合計は5%以下であることが好ましい。5%超であるとKcが小さくなる、またはTsが高くなりすぎるおそれがある。
このうちMgOは、ガラスを安定化する、αを小さくする等の効果を有する場合があり、そのような目的のために3%以下の範囲で含有してもよい。3%超ではTsが高くなるおそれがある。より好ましくは2%以下である。
これら3成分のいずれかを含有する場合、CuOを1.5%以下の範囲で含有することが典型的である。
なお、本発明のガラスはPbOを含有しない。
本発明のガラス基板の製造方法によって製造されるガラス基板(本発明のガラス基板)としてはPDP前面基板が典型的であり、この場合、本発明のガラスによって被覆される電極はITO等の透明電極およびその表面の一部に形成される銀電極、Cr−Cu−Cr電極等のバス電極などである。
このガラス粉末を試料として示差熱分析装置(DTA)を用いてTg(単位:℃)、Ts(単位:℃)を測定した。
徐冷されたガラスの一部を長さ20mm、直径5mmの円柱状に加工し、石英ガラスを標準試料としてブルカーエイエックスエス社製水平示差検出方式熱膨張計TD5010SA−Nを用いてこのガラスのαを測定した(単位:10−7/℃)。
このガラス層付きガラス基板についてHを測定し、別に測定したH0の値を用いてH/H0を計算した。
また、厚さ約3mmの板状試料の両面に直径38mmの円形の電極を設け、横川ヒューレットパッカード社製LCRメーター4192Aを使用して1MHzにおける比誘電率εを測定した。
Claims (3)
- 下記酸化物基準の質量百分率表示で、B2O3を38〜45%未満、SiO2を30〜36%、ZnOを2〜10%未満、Li2O、Na2OおよびK2Oからなる群から選ばれた1以上のアルカリ金属酸化物を合計で9〜16%、Al2O3を0.1〜10%含有し、B2O3、SiO2、Al2O3の各モル分率をb、s、aとしてb+s+aが0.80超である電極被覆用無鉛ガラス。
- Li2O、Na2O、K2Oの各モル分率をl、n、kとしてlが0.025以下、kが0.04以上、l+n+kが0.07〜0.14である請求項1の電極被覆用無鉛ガラス。
- 表示面として使用される前面ガラス基板、背面ガラス基板および隔壁によりセルが区画形成されているプラズマディスプレイ装置であって、前面ガラス基板上の透明電極が請求項1または2の電極被覆用無鉛ガラスにより被覆されているプラズマディスプレイ装置。
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